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飞行中的科学 [:1700041573]
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飞行中的科学 穿越量子隧道
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太阳能够正常运转全都仰赖于古怪的量子物理。那些像原子一样微小的物质，它们的活动方式和我们所熟知的一般物体不同。比如，原子不像球或桌子一样，它们不会待在固定的地方。从一定的概率上来说，只要处于某个特定的范围中，它们就可以存在于宇宙的任何角落。离这个范围中心越远的粒子就越不容易被发现——不过，它们的确可以躲在任何地方。
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这意味着，如果你把一个原子放在盒子里，之后你发现它已经跳出盒子出现在盒子另一侧，这个可能性虽然不大但是绝对存在的。这就好比你把车停在车库，第二天早晨却发现它已经自己翻过了车库的围墙，出现在车道上。（前提是，你的车是由量子粒子组成的，理论上来说，这样的量子车可以自己翻墙，不过现实中这种事情是不可能发生的，因为所有的原子在同一时间发出相同跳跃动作的几率是很小的，自从宇宙形成以来，这种情况从来没发生过，而且将来也不会发生。）
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粒子穿越某一障碍，而出现在另一侧的过程被称为量子力学隧道效应（quantum mechanical tunnelling）。太阳中的大部分氢原子核都待在它们该待的地方，但是偶尔也会有那么一两个氢原子核穿越了那道使它们不能和其他氢原子聚合在一起的排斥力，来到与它们相邻近的氢原子附近，于是聚变就产生了。虽然这种情况发生的概率不大，但是太阳中的原子不计其数，还是有大量氢原子能够“翻墙”成功，保证了氢原子源源不断地摇身变成氦原子。
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云层之上，太阳看起来比起地面上更加明亮闪耀，即便如此，我们还总是会低估它的威力。就如我们前面看到的那样，这座无时无刻不在发生核反应的大火炉高悬空中，滋养着生命万物。（事实上，没有太阳地球也不可能形成，因为太阳的牵引力在地球形成初期至关重要。）
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太阳距离我们大约150000000千米。这意味着，阳光8分钟才能到达地球，一如重力，目前我们认为重力的能量是由引力子（graviton）作为载体将能量传递到无限远处，就像光以光子的形式传播一样。假设某一天太阳突然消失了，在最初的8分钟内，我们很难对此有所察觉。我们会觉得太阳依然在那儿，因为8分钟前的光子和引力子还是会穿过太空到达地球。而8分钟过后，地球上才会失重而且陷入无边的黑暗。
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飞行中的科学 [:1700041574]
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飞行中的科学 穿过飞机航道
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在空中某一时刻，你很有可能会看见其他的飞机。飞机在空中飞行须遵守严格的规则以便与其他飞机保持一定的距离，不过每架飞机都有特定的航线，这让航空交通管制轻松了许多，而你也可以在空中看见其他的飞机了。飞行高度和一些其他条件决定了飞机间需要保持的距离，有些飞机虽然看起来离得不远，不过在上升阶段，它们之间至少要保持300米（约1000英尺）的垂直距离，对于处于巡航高度的飞机来说，它们间的垂直距离至少要有600米（约2000英尺）。
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如果两架飞机间的水平距离能达到3～5英里（约5～8千米）的话，以上的规则就不适用了。在这种距离下，飞机可以在同一水平面上飞行。
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那架飞机离你有多远？
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下一次如果与其他飞机相遇，你可以试试之前说过的估测距离的方法（见第61页）。一般来说，一架飞机的长度在30～70米之间。我们就假定它为50米吧。如果你通过手臂测量法得出，那架不远处的飞机为4个圆珠笔尖那么大——大约是4毫米。250个4毫米就是1米，12500个4毫米就是50米。因此，你与另一架飞机间的距离等于你眼睛到手臂的距离的12500倍。这相当于0．75米的12500倍——差不多是9000米。当然，这只是一个估测的距离——根据30～70米不同的飞机长度，那架飞机将会位于你的5600～13000米之外。
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虽然严格的航道管制能使飞机间保持一定的距离，不过，现代飞机上都配备了防撞机系统来确保航道规则的实行。大部分飞机上都装有飞行警报和防撞机系统（TCAS）。TCAS会向其他也装配了相同系统的飞机发出信号来获得它们的位置。每架飞机都配备了一种叫做发射机应答器的装置，这是一种能发出无线电信号的全自动的信号发射器。因此，当发射器接收到其他飞机的请求时，应答器就自动开始工作，向对方播报自己的位置。这样一来，对方飞机就能知道附近有哪些飞机以及它们的位置了，一旦发现危险，就能第一时间通知飞行员，避免空难。
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飞行中的科学 留在空中的足迹
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不论你是否邂逅另一架飞机——也许自离开机场后的整个航程中你都没有看到其他飞机——你还是有机会知道其实它们曾经打哪儿经过。如果你仰头看看天空，经常能看到一些笔直细长、犹如薄云的东西，它们跨越天穹，好似空中的通道。
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这些是尾迹，是飞机排出的小水珠留下的痕迹。你乘坐的飞机或许就刚经过一条尾迹附近，或是横切着穿过了它，虽然你也不确定那架飞机到底朝哪个方向飞去了（除非你看见了它），但它的行踪已经一览无余了。尾迹会随着时间的推移变得越来越淡，这是视觉上判断飞机飞行方向的最佳线索。尾迹靠近飞机的那头较为浓厚，甚至可以看到好几条由不同的引擎喷射出尾迹，它们将最终交汇在一起。
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尾迹实际上是术语“凝结尾迹”（condensation trail）的缩写，这是美国人的叫法，英国人则称之为“水汽尾迹”（vapour trails）。两种叫法之中，凝结尾迹这个名称更为准确。因为你看不见水蒸气，它们是气态的水，完完全全是透明的。只有尾迹幻化为小水滴或是冰晶时，我们才能发现它们的存在。简单来说，凝结尾迹是一种人为产生的、形态特殊的云带。
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要弄明白尾迹的来历，我们得回过来了解下飞机引擎是怎么工作的。燃烧室内燃烧着航空燃料。暂且不说那些杂质，航空燃料是由碳氢化合物混合而成的。尽管碳氢化合物是大分子物质，不过它们终究只是由两种最基本的元素组成的——氢元素和碳元素（因此被称为碳氢化合物）。当这种碳氢化合物燃烧时，碳原子和氢原子与空气中的氧原子结合在一起。我们所谓的“燃烧”实际上是一种化学反应，是某物质与氧气结合，然后释放出热量的过程。碳原子与氧结合释放出温室气体二氧化碳，而氢原子也参与了进来，它们成双结对地与氧原子守在一起，形成了水（H2O）。